普考申論題
114年
[氣象] 大氣科學概要
第 一 題
一、試說明觀測座標位在地球上時，影響空氣水平運動的力有那些？分別討論這些作用力在什麼情況下可以被忽略。（10 分）
📝 此題為申論題
思路引導 VIP
看到這題應立刻聯想到大氣運動方程式（牛頓第二定律在旋轉座標系的應用）。作答時需條列出三大基本作用力（氣壓梯度力、科氏力、摩擦力），並結合空間尺度（如羅斯貝數）、地理位置（如赤道）及垂直結構（邊界層與自由大氣）來精確論述其可被忽略的物理條件。
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【破題】 觀測座標位於地球（旋轉座標系）時，影響大氣水平運動的基本力，主要由大氣質量分佈不均、地球自轉效應及地表特性所決定，包含：氣壓梯度力、科氏力與摩擦力。 【論述】
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空氣水平運動受力分析
💡 地球座標系中，水平大氣運動受氣壓、轉動與地表阻力共同作用。
| 比較維度 | 行星邊界層 (Surface Layer) | VS | 自由大氣 (Free Atmosphere) |
|---|---|---|---|
| 作用力組成 | PGF + 科氏力 + 摩擦力 | — | PGF + 科氏力 |
| 摩擦力影響 | 顯著，直接影響風速風向 | — | 微小，通常予以忽略 |
| 平衡狀態 | 三力平衡，風向橫切等壓線 | — | 地轉平衡，風向平行等壓線 |
💬摩擦力是否可忽略，主要取決於觀測位置是否高於行星邊界層。
